Närviproteesimise eesmärk on parandada mälu – füüsikamaailm

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/neural-prosthetic-aims-to-boost-memory-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/neural-prosthetic-aims-to-boost-memory-physics-world-2.jpg" data-caption="Pildi meenutamise ülesanne Uurimisrühm andis visuaalse tuvastamise mäluülesannete ajal uuringus osalejatele neurostimulatsiooni, leides olulisi muutusi selles, kui hästi inimesed pilte mäletasid. (Viisakalt: Wake Foresti ülikooli meditsiinikool)”>

Elektrooniline proteesisüsteem võib aidata inimestel, kellel on Alzheimeri tõve, traumaatilise ajukahjustuse või epilepsia tõttu mäluhäired, konkreetset teavet meelde jätta. Uus tehnoloogia, mida arendavad teadlased aadressil Wake Foresti ülikooli meditsiinikool ja University of Southern California, töötab hipokampuses, ajuosas, mis on seotud uute mälestuste loomisega.

Aju-arvuti liidesed, näiteks robotjäsemed, loovad side aju ja välisseadme vahel. Hipokampus (inimestel on tegelikult kaks hipokampust, üks kummaski ajupoolkeras) võib teatud määral kasvatada uusi neuroneid. Kuid teadlased ei ole leidnud viisi hipokampuse kahjustuste parandamiseks. Teadlaste välja töötatud närviproteesides kasutatakse tagasikutsumise stimuleerimiseks hipokampuse elektrilisest aktiivsusest tuletatud mudeleid.

"Enamik ajujuhtimisliideseid on tuginenud sellele, et aju on välja mõelnud, kuidas asjade sisendiga toime tulla. Töötame selle kallal, kuidas välja mõelda, kuidas aju tegevust sobitada,” ütleb Wake Foresti teadur Brent Roeder, kes on projekti kallal töötanud peaaegu kümme aastat. "Me selgitame välja, millised on võimalikud viisid mälu funktsiooni parandamiseks ja millised viisid sobivad kõige paremini milliste inimeste ja milliste seisundite jaoks?"

Mälu kodeerimine ja dekodeerimine

2018. aastal avaldatud uuringus Journal of Neural Engineering, stimuleeris meeskond reaalajas hipokampuse neuroneid, kasutades mitme sisendiga mitme väljundiga mittelineaarset matemaatilist mudelit. "[Selles uuringus modell] ei hoolinud sellest, mida te püüdsite meelde jätta... see lihtsalt üritas aidata teie hipokampusel paremini töötada, " selgitab Roeder.

Oma viimases töös, millest teatati aastal Piirid arvutuslikus neuroteaduses, eraldasid teadlased teatud neuronite elektrilise aktiivsuse ja seejärel kasutasid seda teavet hipokampuse stimuleerimiseks, et näha, kas see võib aidata inimestel konkreetseid pilte paremini meelde jätta.

Uuringus osales 14 täiskasvanut, kellel kõigil oli diagnoositud epilepsia ja nad osalesid diagnostilises aju kaardistamise protseduuris, mille käigus elektroodid asetati vähemalt ühte hipokampusesse. Osalejatele näidati visuaalses viivitatud mäluülesandes erinevaid kujutiste kategooriaid (loom, hoone, taim, tööriist või sõiduk). Uurijad tuvastasid iga pildikategooria jaoks ühise närvitegevuse hipokampuses ja kasutasid seda teavet matemaatiliselt arvutatud fikseeritud tulistamismustri tuletamiseks. Seda tulistamismustrit kasutati seejärel hipokampuse stimuleerimiseks visuaalse tuvastamise mäluülesande ajal.

"Me testisime selles uuringus kaht asja. Esiteks, kas saate stimuleerida konkreetse teabe saamiseks? Ja teine ​​oli, kui hästi me suudame stimuleerida teavet, mida tahame stimuleerida? ütleb Roeder. "Nii et vastus esimesele küsimusele on jah, saate stimuleerida konkreetse teabe saamiseks. Vastus teisele küsimusele on, noh, arenguruumi on palju.

Teadlased täheldasid nii mälu jõudluse suurenemist kui ka langust. Ligikaudu 22% juhtudest oli erinevus selles, kui hästi osalejad mäletasid neile varem näidatud pilte. Kui stimulatsioon viidi läbi mõlemal ajupoolel, ilmnes peaaegu 40% mäluhäiretega osalejatest mälu toimimise muutusi.

"Näide, mille ma toon, on see, et olete näinud kelnerit kandmas kandikut sõrmede peal. Need ei toeta tervet salve, vaid osa salvest. Kuid kuna need aluse osad on ühendatud ülejäänud kandikuga, tõstavad nad kogu kandiku üles,” selgitab Roeder. “Meie mälu on assotsiatiivne. Me ei püüa toetada kogu mälu – me püüame toetada osa närvitegevusest, et kogu mälu suurendada.

Uurijad järeldavad, et pildikategooriad võisid olla oodatust rohkem kattunud (näiteks leitakse loomi sageli taimede läheduses). Pildikategooriate eristatavamaks muutmine, näidates näiteks kujutiste asemel värve või juhiseid, võib aidata parandada elektroonilise proteesi jõudlust.

"Nüüd, kui me teame, et see on võimalik, on vaja ainult paremaks saada," ütleb Roeder.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/neural-prosthetic-aims-to-boost-memory/